專利名稱：光學(xué)指向系統(tǒng)及提高其對背景光噪聲忍受度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種于光學(xué)指向系統(tǒng)提高對背景光噪聲忍受度的方法，特別涉及一種 應(yīng)用于游戲周邊裝置的光學(xué)指向系統(tǒng)中提高對背景光噪聲忍受度的方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)指向裝置，以光學(xué)方式傳輸指向信號的裝置，可應(yīng)用于互動式電玩游戲中的 信號輸入，作為動作感測追蹤之用，或是，廣義言之，可應(yīng)用于計算機中以控制游標在計算 機屏幕上的位置，作為代替鼠標的指向裝置?；邮诫妱佑螒颍瑹o論是電視游戲或計算機游戲，皆是相當受歡迎的休閑娛樂。大 體來說，計算機游戲牽涉計算機對計算機軟件的執(zhí)行，及計算機輸入周邊裝置的操作，像是 鍵盤、鼠標、搖桿和跳舞機等。然而，這些計算機輸入周邊裝置的操作方式使得電動游戲不 夠逼真。是故，為了使游戲更刺激有趣，能捕捉玩家動作的“光學(xué)指向系統(tǒng)”應(yīng)運而生。如 圖1所示，該光學(xué)指向系統(tǒng)100本質(zhì)上為一攝影鏡頭101搭配一光指向器102，該光指向器 在外形上可配合游戲采用各式造型，如球棒、手槍、劍、方向盤等。而攝影鏡頭可捕捉指向 裝置的動態(tài)，使得該組指向系統(tǒng)的信號傳輸?shù)靡詿o線化以克服玩家在進行3D動作游戲時 的不便。再者，“指向裝置”從傳統(tǒng)自身不具有光源，表面涂敷以反光材料的被動式指向器 (passive marker)，改進成具有光源的指向器，以避免傳統(tǒng)被動式指向器需要外加投射光 源、以及需將背景光源控制在合理范圍內(nèi)的不便。最后，內(nèi)置光源的指向器其光源可選用可 見光或不可見光，而在使用上，發(fā)出可見光的指向器可能會影響玩家視覺而造成不適且其 光學(xué)信號易被背景光所干擾，故在該指向器的設(shè)計多使用不可見光中的紅外線。使用紅外 線作為光源的指向器具有省電及價格低廉的優(yōu)勢，自當成為業(yè)界設(shè)計該產(chǎn)品的首選。然而，在我們生活環(huán)境中其實充滿了紅外線，物體只要有熱就會發(fā)出熱輻射，而這 些熱輻射(即所謂的紅外線)可能造成攝影鏡頭101捕捉的畫面106中的噪聲105，而使由 指向器102發(fā)射出的光點104無法辨識。此外，攝影鏡頭中的光學(xué)感測元件，如電荷耦合裝 置(charge coupled device, (XD)在制造上的瑕疵，也可能使得光學(xué)指向系統(tǒng)無可避免的 遭遇到背景噪聲干擾的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明主要目的是提供一種光學(xué)指向系統(tǒng)，可提高對背景光噪聲忍受 度。本發(fā)明的光學(xué)指向系統(tǒng)，包括一第一光指向器包括一第一光發(fā)射部，用以發(fā)射一第一 特定數(shù)目光點；及一第一驅(qū)動裝置，其耦接該第一光發(fā)射部，用以控制該第一特定數(shù)目光點 以一一般模式或以一特定閃動模式發(fā)出以及一光接收器，用以捕捉該第一特定數(shù)目光點， 且判斷所接收的背景光的噪聲狀況；當該背景光的噪聲達到一閾值，則切換第一光指向器 工作模式，令該第一特定數(shù)目光點由一般模式切換至一特定閃動模式發(fā)出，借以提高對背 景光噪聲忍受度。本發(fā)明還提供了一種提高光學(xué)指向系統(tǒng)對背景光噪聲忍受度的方法，該光學(xué)指向系統(tǒng)包括一光指向器及一光接收器，該噪聲抑制方法包括當該光指向器所處環(huán)境中一背 景光的噪聲達到一閾值時，則使該光指向器以一閃動模式輸出光點。傳統(tǒng)的指向器只以單一種模式發(fā)出光點，常見是使光點以不閃動的方式發(fā)出(即 本發(fā)明中的一般模式)，而本發(fā)明可使指向器切換于多種特定閃動模式間(包括該一般模 式及該閃動模式，其中閃動模式又有多種形態(tài)，詳見后文的實施方式)，將有效改進背景噪 聲干擾的情形。除了提高對背景光忍受度外，本發(fā)明的另一目的為在使用一個以上光指向 器的光學(xué)指向系統(tǒng)中，利用給定所述光指向器不同閃動模式的方式，達成辨識來自各個光 指向器的各個光點的功效。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例并配合 附圖做詳細說明。


圖1為光學(xué)指向系統(tǒng)的外觀概略圖。圖2為本發(fā)明的光學(xué)指向系統(tǒng)200的線路方塊圖。圖3A為本發(fā)明的發(fā)射部于一般模式下的示意圖。圖3B為本發(fā)明的發(fā)射部于第一閃動模式下的示意圖。圖3C為本發(fā)明的發(fā)射部于第二閃動模式下的示意圖。圖4為本發(fā)明光學(xué)指向系統(tǒng)的噪聲抑制方法第一實施例的流程圖。圖5為具有多個光指向器的光學(xué)指向系統(tǒng)的概要圖。圖6為本發(fā)明光學(xué)指向系統(tǒng)的噪聲抑制方法第二實施例的流程圖。圖7為本發(fā)明光學(xué)指向系統(tǒng)的噪聲抑制方法第三實施例的流程圖。上述附圖中的附圖標記說明如下100 光學(xué)指向系統(tǒng)，101 攝影鏡頭，102 光指向器，104 光點，105 噪聲， 106 畫面，200 光學(xué)指向系統(tǒng)，210 第一光指向器，212 第一驅(qū)動裝置，213 第一 光發(fā)射部，220 光接收器，221 光學(xué)傳感器，222 噪聲抑制器，223 動作追蹤傳感器， 230 第一特定數(shù)目光點，240 第一指向信號，250 第一控制信號，510 第二光指向器， 512 第二驅(qū)動裝置，513 第二光發(fā)射部，550 第二控制信號。
具體實施例方式為了能更進一步了解本發(fā)明為達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)、手段及功效，請參閱 以下有關(guān)本發(fā)明的詳細說明及附圖，相信本發(fā)明的目的、特征及特點，當可由此得一深入且 具體的了解，然而附圖僅提供參考及說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。圖2為本發(fā)明的光學(xué)指向系統(tǒng)200的線路方塊圖，該光學(xué)指向系統(tǒng)200主要包括 一第一光指向器210，及一光接收器220。該第一光指向器210更包括一第一光發(fā)射部213， 用以發(fā)射一第一特定數(shù)目光點230 ；及一第一驅(qū)動裝置212，其耦接該第一光發(fā)射部213，用 以控制該第一特定數(shù)目光點230以一一般模式或以一特定閃動模式發(fā)出。在一實施例中， 當該第一光接收器220判斷光指向器210其所處環(huán)境中背景光的噪聲達到一閾值時，即切 換第一光指向器210工作模式，令該第一特定數(shù)目光點230以一特定閃動模式發(fā)出。光接 收器220可用以捕捉該第一特定數(shù)目光點230，依照此發(fā)明，該第一光接收器220可更輕易地對該第一特定數(shù)目光點230進行辨識。若特定閃動模式無法有效進行辨識時則重復(fù)上 述步驟切換第一光指向器210工作模式，令該第一特定數(shù)目光點230切換成另一特定閃動 模式使得該第一光接收器220可更輕易地對該第一特定數(shù)目光點230進行辨識。在另一 實施例中，光接收器220也可用于判斷所接收的背景光的噪聲狀況；當該背景光的噪聲達 到一閾值，則輸出一第一控制信號250給該驅(qū)動裝置212，令該第一特定數(shù)目光點230以該 閃動模式發(fā)出，借以抑制背景光噪聲。上述的該第一光發(fā)射部213包括一特定數(shù)目LED， 用以發(fā)射紅外線。而上述該光接收器220又包括一光學(xué)傳感器221，而該光學(xué)傳感器為一 感光元件，如電荷耦合裝置(Charge Coupled Device, (XD)或互補式金屬氧化物半導(dǎo)體 (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)傳感器等，用以捕捉該第一特定數(shù)目 光點230并輸出該第一指向信號240。耦接于光學(xué)傳感器221者為一噪聲抑制器222，其用 以接收該第一指向信號240、判斷該第一特定數(shù)目光點所處背景噪聲是否達一閾值，以及輸 出該控制信號250。背景光的噪聲狀況可通過該第一特定數(shù)目光點與背景噪聲兩者的信號 噪聲比(Signal to Noise Ratio，S/N)做判斷，且上述閾值可由噪聲抑制器222所給定。 如同現(xiàn)有技術(shù)，該光學(xué)接收器220可再包括一動作追蹤傳感器223耦接于噪聲抑制器222， 其內(nèi)含一數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)及一中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)，用以對該光指向器的動態(tài)做后續(xù)處理。參照圖3A至圖3C，將有助于了解上述一般模式及閃動模式。一般模式，如圖3A， 為使第一光發(fā)射部213所發(fā)射的該第一特定數(shù)目光點230不閃動，即持續(xù)亮著不滅；第一閃 動模式，如圖3B，為使第一光發(fā)射部213的該第一特定數(shù)目光點230以一特定頻率閃動，其 中該特定頻率可由上述光接收器220做調(diào)整；以及，如圖3C，第二閃動模式為使第一光發(fā)射 部213的該第一特定數(shù)目光點230以一特定形態(tài)閃動，其中該特定形態(tài)同樣可由上述光接 收器220做調(diào)整，舉例而言特定形態(tài)可為一、如圖中310，亮和滅時間長度(圖中的T1及 T2)做周期性的配置，；二、如圖中320，閃動頻率(圖中的F1及F2)做周期性的配置。上述 于第I區(qū)間內(nèi)者皆可作為識別的單一信號。由上述可知，該第一特定數(shù)目光點230至少包 括一光點。值得注意的是，不同的實施方式可對應(yīng)不同形態(tài)的閃動方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員可依照上述各種形態(tài)輕易混合運用，其變化不勝枚舉，上述舉例僅為方便說明的用，并非 用以限定本發(fā)明。圖4為本發(fā)明光學(xué)指向系統(tǒng)的噪聲抑制方法第一實施例的流程圖。合并參考圖2， 當該光學(xué)指向系統(tǒng)200啟動時直接進入該一般模式，使該第一光指向器210中的該第一光 發(fā)射部213所發(fā)射的該第一特定數(shù)目光點230不閃動。該光接收器220啟動后持續(xù)將所有 進入其中該光學(xué)傳感器221的光包括該第一特定數(shù)目光點230在內(nèi)轉(zhuǎn)換成具有數(shù)字圖像信 息的一第一指向信號240，并輸出至噪聲抑制器222，當噪聲抑制器222判斷背景光的噪聲 未達一設(shè)定的閾值而可辨識出該第一特定數(shù)目光點230時，則該噪聲抑制器222不發(fā)出任 何命令，該光學(xué)指向系統(tǒng)200仍以一般模式運行。而當該噪聲抑制器222判斷背景光的噪 聲已超過一設(shè)定的閾值時，則對遠端的該第一光指向器210的該第一驅(qū)動裝置212發(fā)出一 第一控制信號250，使得該第一驅(qū)動裝置212驅(qū)動該第一光發(fā)射部213以該閃動模式運行， 而此方法可使該噪聲抑制器得以更容易辨識出該第一特定數(shù)目光點230而達成抑制該背 景光噪聲的目的。上述該第一控制信號由該噪聲抑制器222傳輸至該第一驅(qū)動裝置212，舉 例而言，可以通過無線傳輸?shù)姆绞健Ｖ档米⒁獾氖?，上述實施例以該光接收?20作為判斷背景光噪聲的裝置，然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知，判斷背景光噪聲的動作不必以該裝置 為限，舉例而言，該第一光指向器210本身即可執(zhí)行上述動作。圖5為具有多個光指向器的光學(xué)指向系統(tǒng)的概要圖，而下述實施例將以兩個光學(xué) 指向器做說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員當可依據(jù)本說明輕易推廣至使用多個光學(xué)指向器時的 情況。圖6為本發(fā)明光學(xué)指向系統(tǒng)的噪聲抑制方法第二實施例的流程圖。合并參考圖2、 圖5，當該光學(xué)指向系統(tǒng)200啟動時直接進入該一般模式，使該第一光指向器210中的該第 一光發(fā)射部213所發(fā)射的該第一特定數(shù)目光點230不閃動。該光接收器220啟動后持續(xù)將 所有進入其中該光學(xué)傳感器221的光包括該第一特定數(shù)目光點230在內(nèi)轉(zhuǎn)換成具有數(shù)字圖 像信息的一第一指向信號240，并輸出至噪聲抑制器222，當該光接收器220僅捕捉到該第 一特定數(shù)目光點230時，則該噪聲抑制器222不發(fā)出任何命令，該光學(xué)指向系統(tǒng)200仍以一 般模式運行。而當該光接收器220同時捕捉到該第一特定數(shù)目光點230及該第二特定數(shù)目 光點530時，則該光學(xué)接收器220對遠端的該第一光指向器210的該第一驅(qū)動裝置212、該 第二光指向器510的該第二驅(qū)動裝置512分別發(fā)出一第一控制信號250及一第二控制信號 550，使得該第一驅(qū)動裝置212及該第二驅(qū)動裝置512分別驅(qū)動該第一光發(fā)射部213及該第 二光發(fā)射部513中至少一個以閃動模式、或兩者分別以相異的閃動模式運行。此方法可使 該噪聲抑制器辨識出該第一特定數(shù)目光點230及第二特定數(shù)目光點530，達到本發(fā)明的又 一功能。該第二實施例應(yīng)用在互動游戲的指向器上，即可輕易辨識使用不同光指向器的多 個玩家。上述該第一控制信號250及該第二控制信號550由該噪聲抑制器222分別傳輸至 該第一驅(qū)動裝置212及該第二驅(qū)動裝置512同樣可以通過無線傳輸?shù)姆绞?。圖7為本發(fā)明光學(xué)指向系統(tǒng)的噪聲抑制方法第三實施例的流程圖。本實施例為上 述第一及第二實施例的結(jié)合，而該光學(xué)指向系統(tǒng)與上述二實施例雷同，于此不在贅述。該光 學(xué)指向系統(tǒng)中抑制噪聲的方法與上述兩實施例差異之處說明如下。合并參考圖2，當該光 學(xué)指向系統(tǒng)200中的光接收器220同時捕捉了多個光點且檢測噪聲達一閾值，則噪聲抑制 器222先發(fā)出控制信號使所有的光指向器以單一閃動模式發(fā)出光點，以濾除所有背景光的 噪聲。再者，當噪聲抑制器222仍捕捉了多個光點，則發(fā)出控制信號使所述光指向器分別以 相異的閃動模式發(fā)出光點，借此完成所述光指向器的辨識。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示于上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明作的 保護范圍當視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
一種光學(xué)指向系統(tǒng)，可提高對背景光噪聲忍受度，包括一第一光指向器，包括一第一光發(fā)射部，用以發(fā)射一第一特定數(shù)目光點，而該第一特定數(shù)目光點包括至少一光點；及一第一驅(qū)動裝置，耦接該第一光發(fā)射部，用以控制該第一特定數(shù)目光點以一一般模式或一閃動模式發(fā)出，其中，當該第一光指向器所處環(huán)境中一背景光的噪聲達到一閾值時，則該第一特定數(shù)目光點以該閃動模式發(fā)出。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)指向系統(tǒng)更包括一光接收器，用以捕捉該第一特定數(shù)目光點，且判斷該背景光的噪聲的狀況；當該背景 光的噪聲達到該閾值時，則由切換該第一光指向器的工作模式使該第一特定數(shù)目光點以該 閃動模式發(fā)出，借以抑制該背景光噪聲。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，其中當該背景光的噪聲未達一閾值時，則該第 一特定數(shù)目光點維持以該一般模式發(fā)出。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，其中該一般模式為使發(fā)射部所發(fā)射的該第一特 定數(shù)目光點不閃動。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，其中該閃動模式為使第一光發(fā)射部所發(fā)射的該 第一特定數(shù)目光點以特定頻率閃動。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，其中該閃動模式為使第一光發(fā)射部發(fā)射的該第 一特定數(shù)目光點以特定形態(tài)閃動。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，更包括至少一第二光指向器，其包括一第二光發(fā)射部，用以發(fā)射一第二特定數(shù)目光點，而該第二特定數(shù)目光點包括至少一 光點；以及一第二驅(qū)動裝置，耦接該第二光發(fā)射部，用以控制該第二特定數(shù)目光點以該一般模式 或該閃動模式發(fā)出；其中，當該第一特定數(shù)目光點及該第二特定數(shù)目光點同時出現(xiàn)時，則切換該第一及第 二光指向器的工作模式使該第一及第二特定數(shù)目光點中至少一個以該閃動模式發(fā)出。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，其中當該光接收器同時捕捉到該第一特定數(shù)目 光點及該第二特定數(shù)目光點時，則切換該第一及第二光指向器的工作模式使該第一及第二 特定數(shù)目光點中至少一個以該閃動模式發(fā)出。
9.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)指向系統(tǒng)更包括當該第一特定數(shù)目光點及該第二特定數(shù)目光點同時出現(xiàn)時，則該第一及第二特定數(shù)目 光點分別以不同的閃動模式進行發(fā)射。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，發(fā)射端包括一LED用以發(fā)射紅外線。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，其中該光接收器又包括一光學(xué)傳感器，其中該 光學(xué)傳感器為一感光元件，用以捕捉該第一特定數(shù)目光點并輸出該第一指向信號。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，其中該光接收器又包括一噪聲抑制器，其中 該噪聲抑制器用以接收該第一指向信號、判斷該光學(xué)信號所處背景噪聲是否達一閾值。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)指向系統(tǒng)，其中該光接收器更包括一動作追蹤傳感器耦 接于噪聲抑制器，其內(nèi)含一數(shù)字信號處理器及一中央處理單元，用以對該光指向器的動態(tài)做后續(xù)處理。
14.一種提高光學(xué)指向系統(tǒng)對背景光噪聲忍受度的方法，該光學(xué)指向系統(tǒng)包括一光指 向器及一光接收器，該噪聲抑制方法包括當該光指向器所處環(huán)境中一背景光的噪聲達到一閾值時，則使該光指向器以一閃動模 式輸出光點。
15.如權(quán)利要求14所述的提高光學(xué)指向系統(tǒng)對背景光噪聲忍受度的方法更包括 令該光接收器搜尋以閃動模式輸出的該光點，并濾除該背景光的噪聲。
16.如權(quán)利要求14所述的提高光學(xué)指向系統(tǒng)對背景光噪聲忍受度的方法更包括 當該光指向器所處環(huán)境中該背景光的噪聲未達一閾值時，則使該光指向器以一一般模式輸出一光點；而該光接收器搜尋以該一般模式輸出的該光點。
17.如權(quán)利要求16所述的提高光學(xué)指向系統(tǒng)對背景光噪聲忍受度的方法，其中該一般 模式為使該光點不閃動。
18.如權(quán)利要求14所述的提高光學(xué)指向系統(tǒng)對背景光噪聲忍受度的方法，當該光接器 同時捕捉到自多個光指向器所輸出的多個光點時，則令所述多個光指向器分別以不同的閃 動模式輸出所述多個光點。
19.如權(quán)利要求14所述的提高光學(xué)指向系統(tǒng)對背景光噪聲忍受度的方法，其中該閃動 模式為使發(fā)射的該光點以特定頻率閃動。
20.如權(quán)利要求14所述的提高光學(xué)指向系統(tǒng)對背景光噪聲忍受度的方法，其中該閃動 模式為使發(fā)射的該光點以特定形態(tài)閃動。
全文摘要
一種光學(xué)指向系統(tǒng)及提高其對背景光噪聲忍受度的方法，該系統(tǒng)可提高對背景光噪聲忍受度，包括一第一光指向器用以發(fā)射一第一特定數(shù)目光點，而該第一特定數(shù)目光點可被控制以一一般模式或以一特定閃動模式發(fā)出，以及一光接收器，用以捕捉該第一特定數(shù)目光點，且判斷所接收的背景光的噪聲狀況；當該背景光的噪聲達到一閾值，則切換第一光指向器的工作模式使該第一特定數(shù)目光點以一特定閃動模式發(fā)出，借以提高對背景光噪聲忍受度。
文檔編號G06F3/038GK101920112SQ200910147519
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者陳世煌 申請人:晶相光電股份有限公司